高中物理选修3-5放射性元素的衰变（课堂PPT）

1、第二节放射性元素的衰变放射性元素的衰变一、原子核的衰变阅读教材第71页“原子核的衰变”,理解衰变。1.衰变的定义是什么?2.衰变有几种类型?答案：答案：衰变、衰变、衰变、衰变、衰变衰变答案答案: :原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子粒子, ,变成另变成另一种原子核的过程。一种原子核的过程。对原子核衰变的正确理解对原子核衰变的正确理解下图为衰变、衰变示意图。(1)当原子核发生当原子核发生衰变时衰变时,原子核的质子数和中子数原子核的质子数和中子数如何变化如何变化?为什么为什么?(2)当发生当发生衰变时衰变时,新核的核电荷数相对原来的原子新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少核变化了多少?新核在

2、元素周期表中的位置怎样变化新核在元素周期表中的位置怎样变化?衰变衰变要点提示要点提示: :(1)(1)当原子核发生当原子核发生衰变时衰变时, ,原子核的质子数和中子数原子核的质子数和中子数各减少各减少2 2个。因为个。因为粒子是原子核内粒子是原子核内2 2个质子和个质子和2 2个中子个中子结合在一起发射出来的。结合在一起发射出来的。衰变规律衰变规律原子核衰变时原子核衰变时,电荷数和质量数都守恒。电荷数和质量数都守恒。衰变衰变要点提示要点提示：(1)(1)当原子核发生当原子核发生衰变时衰变时, ,新核的核电荷数相对于新核的核电荷数相对于原来增加了原来增加了1 1个。新核在元素周期表中的位置向后移

3、个。新核在元素周期表中的位置向后移动了动了1 1个位次。个位次。(3)辐射:衰变或衰变后产生的新核往往处于高能级,不稳定,要向低能级跃迁,放出光子。射线是伴随着射线和射线产生的,辐射并不能独立发生,所以,只要有射线必有衰变或衰变发生。粒子不是带电粒子,因此射线并不影响原子核的核电荷数,故射线不会改变元素在周期表中的位置。关于衰变，特别提醒关于衰变，特别提醒(1)(1)衰变方程的书写衰变方程的书写: :衰变方程用衰变方程用“”“”表示表示, ,而不用而不用“= =”表示。表示。(2)(2)衰变方程表示的变化衰变方程表示的变化: :衰变方程表示的是原子核的衰变方程表示的是原子核的变化变化, ,而不

4、是原子的变化。而不是原子的变化。(3)(3)衰变过程遵循动量守恒和能量守恒。衰变过程遵循动量守恒和能量守恒。原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。知识点一知识点一辨一辨议一议1 1. .思考辨析。思考辨析。(1)(1)由原子核发生由原子核发生衰变时放出的衰变时放出的粒子是电子粒子是电子, ,可知原子可知原子核内一定存在着电子。核内一定存在着电子。 ( () )解析解析: :原子核内并不含电子原子核内并不含电子, ,但在一定条件下但在一定条件下, ,一个中子可以一个中子可以转化成一个质子和一个电子转化成一个质子和一个电子,粒子粒子( (电子电子) )是由原子核内的是

5、由原子核内的中子转化而来。中子转化而来。答案答案: :(2)(2)射线是由原子核外的内层电子跃迁产生。射线是由原子核外的内层电子跃迁产生。 ( () )解析解析: :射线是原子核衰变过程中射线是原子核衰变过程中, ,产生的新核具有过多的产生的新核具有过多的能量能量, ,这些能量以这些能量以光子的形式释放出来。光子的形式释放出来。答案答案: :102一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是()A总质量数保持不变总质量数保持不变 B核子数保持不变核子数保持不变C变化前后质子数保持不变变化前后质子数保持不变 D总动量保持不变总动量保持不变解析：解析：衰变过程中

6、质量数守恒，又质量数等于核子数，衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生正确；发生衰变时，衰变时，质子数增加，质子数增加，C错；由动量守恒的条件知错；由动量守恒的条件知D正确。正确。答案：答案：ABD113原子序数大于或等于原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射的所有元素，都能自发地放出射 线。这些射线共有三种：线。这些射线共有三种：射线、射线、射线和射线和射线。下列射线。下列说法中正确的是说法中正确的是()A原子核每放出一个原子核每放出一个粒子，原子序数减少粒子，原子序数减少4B原子核每放出一个原子核每放出一个粒子

7、，原子序数增加粒子，原子序数增加4C原子核每放出一个原子核每放出一个粒子，原子序数减少粒子，原子序数减少1D原子核每放出一个原子核每放出一个粒子，原子序数增加粒子，原子序数增加1解析：解析：发生一次发生一次衰变，核电荷数减少衰变，核电荷数减少2，质量数减少，质量数减少4，原子序数减少原子序数减少2；发生一次；发生一次衰变，核电荷数、原子序数衰变，核电荷数、原子序数增加增加1。答案：答案：D探究一探究一【思考问题】 原子核衰变时遵循什么规律?提示:原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。14知识点二知识点二15归纳总结衰变次数的判断方法归纳总结衰变次数的判断方法(1)(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷

8、数守恒。衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。(2)(2)每发生一次每发生一次衰变质子数、中子数均减少衰变质子数、中子数均减少2 2。(3)(3)每发生一次每发生一次衰变中子数减少衰变中子数减少1,1,质子数增加质子数增加1 1。16 1(2012大纲全国卷大纲全国卷) U经过经过m次次衰变和衰变和n次次衰衰变，变成变，变成 Pb，则，则() Am7，n3Bm7，n4 Cm14，n9 Dm14，n18 思路点拨思路点拨通过通过、两种衰变过程中核电荷数和质两种衰变过程中核电荷数和质量数的变化规律进行分析计算。量数的变化规律进行分析计算。9223582207 答案答案B二、半衰期二、半衰期阅读教材第

9、阅读教材第72页页“半衰期半衰期”部分部分,理解半衰期的概念。理解半衰期的概念。1.半衰期的定义是什么半衰期的定义是什么? 2.半衰期有什么特点半衰期有什么特点?3.写出半衰期公式写出半衰期公式1.半衰期半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。不同的放射性元素,半衰期不同，甚至差别非常大。2、半衰期特点：、半衰期特点：(1)每经过一个半衰期，原来的原子核只剩下半数。(2)半衰期是一种统计规律统计规律。对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义,而对于少量的原子核发生衰变少量的原子核发生衰变,该统计规律不再适用该统计规律不再适用。而发生衰变时发生衰变时有的有的核快一点有的慢一点核快一点有

10、的慢一点。并不是一个核的质量变成一半。(3)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。对于同一种元素,其半衰期是一定的,无论是加温、加压,或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期,3.3.半衰期公式（半衰期公式（T T表示半衰期时间）表示半衰期时间）对半衰期的理解及有关计算对半衰期的理解及有关计算右图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图右图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。纵坐标表示的是任意时刻氡的质量纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与与t=0时的质量时的质量m0的比值。的比值。(1)每经过一个半衰期每经过一个半衰期,

11、氡原子核的质量变为原来的多少倍氡原子核的质量变为原来的多少倍?(2)从图中可以看出从图中可以看出,经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少?2.探究讨论。(1)元素的半衰期有哪些方面的应用?答案:利用半衰期非常稳定这一特点,可以通过测量其衰变程度来推断时间。(2)如何确定元素的衰变次数?辨一辨辨一辨议一议议一议1、对于不同的放射性元素,尽管其半衰期不同,但对于同一种元素的每一个原子来说其半衰期是固定的,非常稳定。()解析:半衰期是一个统计概念,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法确定其何时发生衰变,半衰期只适用于大量的原子核。答案:222关

12、于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是 ()A半衰期是原子核质量减少一半所需的时间半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间C半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关D半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等解析：解析：原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，环境无关，C错误；原子核的衰变有一定的速率，每隔一定错误；原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间的时间(即半衰期即半衰期)，原子核就衰变掉总数的一半，原子核就衰变掉总数的一半，A错误，错误，B正确；利用铀正确；利用铀238可测定地质年代，利用碳可测定地质年代，利用碳14可测定生物可测定生物年代，年代，D正确。正确。答案：答案：BD答案:A25答案：答案：3.826 5为测定某水库的存水量，现将一小瓶放射性同位素为测定某水库的存水量，现将一小瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8107次，这次，这种同位素的半衰期为种同位素的半衰期为2天，天，10天之后从水库中取出天之后从水库中取出1 m3的的水，并测得每分钟